引力的本质是什么?
飞机✈️之所为能够在天空中翱翔,是因为其机翼的上下不对称。当飞机快速前进时,会使空气中的气体分子对其产生上下不对称的碰撞?,从而形成了升力。
两艘同向行驶的轮船?之所以会产生相互的吸力,是因为两船之间的水流也会随船同向流动,从而使两船外侧的水分子碰撞多于内侧的水分子碰撞,两者之差就是导致两船接近的水压。
通过上述两个例子,我们可以看到,超距的引力产生于空间的不对称性,即产生于空间的对称性破缺。
所谓空间就是物体存在的物理背景,是由无数个离散的粒子构成的。不同层次的粒子可以形成不同的物理空间,并对不同的物体产生不同的影响。而空间的不对称,则是借助于空间粒子的不对称碰撞?来实现的。
对于我们的宇宙来说,其最为基本的物理背景,即所谓的本底(无法消除的)物理背景就是由不可再分的最小粒子构成的物理空间。于是,该空间被称为量子空间,该量子的本征参量是普朗克常数h,其数值为6.623x10-27尔格秒,是量子的角动量。
所以,万有引力的本质是,相对于任何两个物体,量子空间都是不对称的,两物体外侧的空间量子碰撞多于它们内侧的空间量子碰撞。由此形成的量子空间压力差,就是我们通常所说的万有引力。
那么,为什么物体的存在会引起量子空间的不对称呢?这是因为物质并非实体,它们仅只是由其内部的粒子高速运动对量子空间产生了屏蔽效应所形成的封闭体系。
作为封闭体系的物质,其封闭性是小于1的,因会对其外部的量子空间产生辐射☢️,从而使量子空间围绕着该物体形成了热的梯度分布,即形成了引力场。
当两个物体同时存在时,这两个物体之间的空间量子会具有较高的能量。而且,物体的封闭性与空间量子的能量成反比。
这就好比是子弹射向电扇。子弹的速度越快,则子弹自由穿过电扇的概率就越大,电扇受到子弹的压力也就越小。
所以,两个物体的存在,会引起量子空间的对称性破缺,使这两个物体产生相互接近的运动以平衡量子空间的不对称性。因为,物体的运动也会引起空间量子的不对称碰撞。这就是所谓的离心力等于万有引力,其本质是保持量子空间的对称性,使空间量子的碰撞相互抵消。
总之,引力的本质是量子空间的对称性破缺,即空间量子的不对称碰撞。而物质之所以能够引起量子空间的不对称,是因为作为封闭体系的物质会对量子空间辐射热能。
引力的本质,按照目前的主流理论来说是时空的弯曲。
那这个该如何理解呢?我们可以牛顿时期说起。
牛顿时期的物理学第一个解释引力的其实是古希腊时期的亚里士多德,不过他的那套理论更多的是基于哲学思辨,所以,虽然亚里士多德时期的理论被当时的人广泛接受,如果现在的人看起来可能会觉得有点匪夷所思。
亚里士多德之后,提出引力理论并且被广泛接受的其实就是牛顿了。牛顿的三大定律和万有引力定律彻底奠定了他在整个科学史上前二的地位。而万有引力定律告诉我们,万物之间都有相互吸引的力。
而天体因为有初速度的存在,所以才会沿着椭圆轨道做运动。
并且,牛顿还用数学语言描述了万有引力定律。万有引力定律告诉我们,引力和物体的质量成正比,和两个物体之间的距离的平方成反比。这里的“距离的平方”说白了,就是在描述两个物体空间的物理量,暗示了万有引力和空间是有关的,而且还是一个球面。
而如果你把天体之间的物理现象,无论是正序还是倒序播放给牛顿看,其实他都会得出同样的万有引力定律,这是因为牛顿的理论是没有时间这个物理量的。
所以,在他的体系里,时间和空间是两个完全没有联系或者说独立的物理量。而且运动也不会对这两个物理量造成任何影响,说白了就是,所有人都对这两个物理量的认知是一样的,该是多少就是多少。这也被叫做牛顿的机械时空观,或者绝对时空观。
爱因斯坦的物理学到了爱因斯坦,他就打破了牛顿对于时空观的假设,他认为时间和空间是两个彼此关联的物理量,并且统一了它们,提出了三维时空观的概念,这也就是狭义相对论。说的是,时空是可以被弯曲,并不是绝对的。
不过狭义相对论是针对惯性系的,爱因斯坦做了进一步的推广,提出了广义相对论。他认为,物质的质量会造成时空的弯曲。
太阳就是如此,它造成了时空的弯曲,使得周围的行星不得不沿着时空的测地线运动。这里的的测地线,说白了就类似于二维平面中,两点之间的最短距离,只不过测地线是三维时空中的两点之间最短的距离。地球其实就是沿着测地线在运动,其他行星也是如此。如果我们把三维时空现象成二维的,那就下面这样:
而质量越大,实际上就会把三维时空扭曲得越厉害,尤其是黑洞,可以把时空扭曲到连光都跑不出来。
而爱因斯坦进一步提出,其实类似于电磁场,引力也有引力场,而引力场说白了就是时空的弯曲。他的理论后来预测了黑洞的存在,黑洞也被我们拍到了照片,他预言了宇宙的膨胀,成为构建大爆炸模型的理论。预言了引力波,LIGO前两年也观测到了。
除此之外,在和牛顿的万有引力的对决中,完善了牛顿,并且向下兼容了牛顿的引力理论。在预测光线偏折和水星进动要远比牛顿理论更精确。
也正是因为这样,爱因斯坦对于引力的理论成为如今的主流理论。而在这套理论中,他认为引力的本质是时空的弯曲。